DE1469191C3 - Helles Bindemittel für Belagmassen auf Straßen mit schwerem Verkehr - Google Patents

Description

a) 10 bis 94 Gewichtsprozent eines als Destillat öder entasphaltierter Destillationsrückstand aus Erdöl oder Kohlenteer erhaltenen Öls mit einem Siedebeginn von wenigstens 300° C und einem Gehalt an in n-Heptan unlöslichen Bestandteilen von nicht mehr als 5 Gewichtsprozent,

b) 5 bis 70 Gewichtsprozent eines Kohlenwasserstoffdienharzes, Metallresinats, Polyterpens, Terpen-Phenol- oder Abietinsäure-PhenoMJarzes, mit trocknenden Ölen modi-

' fizierten Glycerin-Phthalsäure-Harzes, Cumaronharzes, Gummiarabikum oder Kolophonium und

c) 1 bis 30 Gewichtsprozent eines aus Monomeren mit 2 bis 4 C-Atomen erhaltenen Monoolefinpolymeren.

2. Bindemittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Aromatenextrakt aus einem entasphaltierten Erdöl-Vakuumrückstand als Komponente a).

3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Monoolefinpolymeres mit einem Molekulargewicht zwischen 2 000 und 500,000 als Komponente c).

Die Erfindung bezieht sich auf ein insbesondere zur Verwendung für Belagmassen auf Straßen mit schwerem Verkehr geeignetes Bindemittel, das mit organischen und mineralischen Pigmenten färbbar ist.

Normale Bindemittel für Straßendecken, beispielsweise Bitumen aus Erdöl und Kohlenteere, sind schwarz. Dies ist ein Nachteil, wenn beabsichtigt ist, Straßendecken einzufärben, um beispielsweise Verkehrsrichtungen oder Fußgängerüberwege zu kennzeichnen. Es ist bekannt, farbige Straßendeckenmaterialien aus Bitumen und Kohlenteer herzustellen, aber diese Produkte eignen sich nur für niedrige Belastungen, wie sie beispielsweise bei Gartenwegen und Bürgersteigen auftreten.

Weiterhin ist es schon bekannt, farbige Straßendecken für schwere Belastungen zu fertigen, indem man helle bzw. weiße Gesteinsstoffe zusammen mit den üblichen schwarzen bituminösen Bindemitteln als Belagmassen für solche hellfarbigen Straßendecken einsetzt Hierbei unterscheidet man zwischen hellen Asphaltmassen und weißem Gußasphalt. Die hellen Asphaltmassen sind kalt einbaufähige Mischungen, d. h. eine betuminöse Straßenbaumasse, die aus einer kornabgestuft zusammengesetzten Mineralmasse und einem Verschnittbitumen besteht. Auch Gußasphalt enthält Bitumen als Bindemittel. Gefärbter und aufgehellter Gußasphalt, wird durch Zugabe von Farbpigmenten und Auswahl geeigneter aufgehellter Gesteinsstoffe zu dem schwarzfarbigen bituminösen Bindemittel hergestellt, so daß sich auf diese Weise keine wirklich helle, sondern allenfalls eine gegenüber der üblichen schwarzgrauen Färbung andersfarbig belebte, jedoch noch relativ dunkel gehaltene Farbtönung erreichen läßt. ~

Man hat auch schon geblasenem Bitumen PoIyäthylen oder auch Copolymere bestimmter Zusam-, . mensetzungen zugegeben und diese Massen für Ober- - flächenanstriche, als Verklebungs- bzw. Verkittungsmasse beim Herstellen von Schichtstoffen aus Papier und Metall, Papier und Gewebe, Metall und Kunststoff, Metall, Papier und Gewebe u.dgl. eingesetzt Geblasene, d. h. oxydierte Bitumensorten werden bekanntlich aber im Straßenbau überhaupt nicht verwendet. "W

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zuao gründe, ein tatsächlich helles Bindemittel, zu entwickeln, das durch Pigmente eingefärbt werden kann und auch für Straßen mit schwerem Verkehr geeignet, ist. Die Lösung dieser Aufgabe ist ein helles Bindemittel für Belagmassen auf Straßen mit schwerem »5 Verkehr auf der Basis von aus Steinkohlenteer oder Erdöl gewonnenen Kohlenwasserstoffmischungen mit Zusatz von synthetischen Polymerprodukten, gekennzeichnet durch

a) 10 bis 94 Gewichtsprozent eines als Destillat oder entasphaltierter Destillationsrückstand aus Erdöl oder Kohlenteer erhaltenen Öls mit einem Siedebeginn von wenigstens 300° C und einem Gehalt an in n-Heptan unlöslichen Bestandteilen von nicht mehr als 5 Gewichtsprozent,

b) 5 bis 70 Gewichtsprozent eines Kohlenwasserstoffdienharzes, Metallresinats, Polyterpens, Terpen-Phenol- oder Abientinsäure-Phenol-Harzes, mit trocknenden ölen modifizierten Glycerin-Phthalsäure-Harzes, Cumaronharzes, Gummiarabikum oder Kolophonium und

c) I bis 30 Gewichtsprozent eines aus Monomeren mit 2 bis 4 C-Atomen erhaltenen Monoolefinpolymeren.

Im Gegensatz zu den bekannten Bitumenzusammensetzungen, enthält das Bindemittel gemäß der Erfindung überhaupt kein Bitumen, sondern ein als Destillat oder entasphaltierter Rückstand aus Erdöl oder Kohlenteer erhaltenes öl. Dieses öl kann aromatisch, naphthenisch oder ^: paraffinisch sein. Geeignet sind Destillate der .-Atmosphärendestillation, der Vakuumdestillation, enthalten teilweise mehr als ren- und Vakuumdestillation oder öle, die durch Lösungsmittelextraktion aus diesen Produkten erhalten werden, d. h. sowohl die mit Lösungsmitteln behandelten öle als auch die Lösungsmittelextrakte.

Einige dieser öle, insbesondere die Rückstände der Vakuumdestillation, enthalten teilweise mehr als 5 Gewichtsprozent an Bestandteilen, die in n-Heptan unlöslich sind; öle dieser Art sind in den Bindemitteln gemäß der Erfindung nur brauchbar, wenn sie entasphaltiert sind, da die Asphaltene die Pigmente maskieren.

Ein besonders geeignetes öl zur Verwendung in den Bindemitteln gemäß der Erfindung ist ein Aromatenextrakt aus einer Erdölfraktion, vorzugsweise aus einem entasphaltierten Erdöl-Vakuumrückstand.

3 4

Der ölanteil im Bindemittel kann so bemessen aus Irak-Rohöl erhaltenen Vakuumdestillatfraktion,

werden, daß dadurch die gewünschte Viskosität des Der Aromatenextrakt hatte folgende Kennzahlen:

Bindemittels bei der Verarbeitungstemperatur ein- .

gestellt wird. Hinzu kommt, daß ein höherer Ölanteil Viskosität bei 50 C .. 360 cS

das Bindemittel verbilligt. 5 Siedeanfang (760 mm) 384° C

Die erfindungsgemäß verwendeten Harze sind In n-Heptan unlösliche Bestandteile 0 natürliche oder synthetische Polymere, deren physikalische Eigenschaften einen Gegensatz zu denen Harz: Verwendet wurde ein Kohlenwasserstoffdes Olefinpolymeren bilden. Beispielsweise sehen sie dienharz mit einem Schmelzpunkt von 104° C. Es kristallin aus, sind hart und spröde und lassen sich io wurde hergestellt durch Polymerisation eines aus leicht zu Pulver zerkleinern, beispielsweise durch Erdöl erhaltenen Monomeren. Die genaue Zusam-Reiben zwischen den Fingern. Polyäthylen dagegen mensetzung des Monomeren ist nicht bekannt, es entsieht nicht kristallin aus, ist weich und geschmeidig hielt jedoch einen erheblichen Anteil an Cyclopen- und läßt sich nicht leicht zu Pulver zerkleinern. Be- tadien.

sonders geeignet zur Verwendung in den erfindungs- 15 Polymeres: Verwendet wurde ein Polyäthylen mit

gemäßen Bindemitteln ist unter anderem ein Harz, einem mittleren Molekulargewicht von 5000.

das aus einem aus Erdöl stammenden Monomeren Die Bestandteile wurden in folgenden Mengen

hergestellt wird. Die genaue Zusammensetzung des (Gewichtsprozent, bezogen auf Gesamtbindemittel)

Monomeren ist nicht bekannt, jedoch enthält es einen verwendet: wesentlichen Anteil an Cyclopentadien. Das Harz ao

erhöht die Viskosität-end Duktilität (IP 32/55) des öl 60

Bindemittels bei Umgebungstemperatur sowie seine Harz 30

Haftfestigkeit an dem Unterbau, dem Gesteinssplitt Polymeres 10

oder Papier. Als Metallresinate können vor allem

Zink- und Calciumresinate verwendet werden. 25 Das Bindemittel war eine durchscheinende Masse

Als Monoolefmpolymere werden vorzugsweise mit folgenden Kennzahlen: solche mit Molekulargewichten von 2 000 bis 500 000

verwendet. Besonders geeignet sind Polymere, die Erweichungspunkt (IP 58/56) ... 81,5° C

aus Monomeren mit 2 bis 4 C-Atomen hergestellt Penetration (IP 49/58) 202 mm/10

sind, wie Polyäthylen, insbesondere Hochdruck-Poly- 30 Dichte bei 25° C 0 95 g/cm³

äthylen, da es löslicher ist, und Polyisobutylen. Das

Polyolefin verbessert die Kohäsion besonders bei Erweichungspunkt und Penetration werden nach

Sommertemperaturen und erhöht den Erweichungs- den Methoden bestimmt, die in »Standard Methods

punkt. Zu hohe Polyolefinkonzentrationen können _of Testing Petroleum and its Products« des British

eine zu hohe Viskosität bei der Verarbeitungstempe- 35 Institute of Petroleum unter den genauen IP-Num-

ratur ergeben. mern beschrieben sind.

Das Bindemittel kann hergestellt werden, indem Ein Material für Straßendeckschichten wurde her-

man die Bestandteile zusammen auf Temperaturen gestellt, indem ein Gesteinsgemisch mit 5,5 Gewichts-

zwischen 100 und 170° C erhitzt. Zum Einfärben prozent des vorstehenden Bindemittels, bezogen auf

können die erforderlichen Mengen eines organischen 40 das gesamte Gesteinsgemisch, überzogen wurde. Das

Farbstoffs oder mineralischen Pigments zugegeben Gesteinsgemisch bestand aus einem bei St. Quen de

werden. Mimbre gebrochenen Quarz, einem kalkhaltigen Fül-

Organische Pigmente werden zweckmäßig in Kon- ler (Kreide) und Cadmiumgelb als Pigment. Die

zentrationen von 1 bis 100 Gewichtsteilen pro Körnung war wie folgt abgestuft: Million verwendet. Das Pigment muß bei der Ver- 45

arbeitungstemperarur stabil sein. Bevorzugt werden Gewichtsprozent

mineralische Pigmente, weil ihre Deckkraft höher des gesamten

ist. Zweckmäßig werden sie in Mengen von 0,5 bis Teilchengröße, mm Gesteinsgemisches

5 Gewichtsprozent dem Bindemittel zugefügt. Das 10 bis 8 10

Pigment kann in gewissen Fällen einen Teil des 5° _R t,· c. % 1 η

Splitts ersetzen. Die mineralischen Pigmente sind im °' ^b|^{s 0}^ ·■ ^ιυ

Bindemittel unlöslich, ergeben jedoch ein stabiles 3,15 bis 1,5 25

Endgemisch. Geeignete mineralische Pigmente sind 2,5 bis 2 20

Cadmiumorange, Cadmiumrot, Cadmiumgelb, Chrom- 1 bis 0,8 10

gelb, Kobaltblau, Manganblau, Chromoxydgrün und 55 0 8 bis 0 08 18

Molybdänorange. ' _ _ns' ^

Die vorstehend beschriebenen Bindemittel kön- ^unter .'^U8 ■ · · ^D

nen mit einem flüchtigen Lösungsmittel verdünnt Cadmiumgelb 2

oder in einem flüchtigen Träger, wie Wasser, emul-

giert werden, wobei verschnittene Bindemittel erhal- 60 Der Bindemittelgehalt ist niedriger als gewöhnlich,

ten werden. weil

Beispiel 1 a) das Bindemittel eine geringe Dichte hat,

_.,,,. ,„.,., _, . b) die Grenzflächenspannung Bindemittel/Quarz

Em durchscheinendes Bindemittel wurde herge- gering ist stellt, indem die folgenden drei Bestandteile bei 65

120° C zusammengerührt wurden: Das Straßendeckschichtmaterial eignete sich zur Öl: Verwendet wurde ein schwerer Aromaten- Verwendung beim Straßenbau. Prüfungen des Mateextrakt, hergestellt durch Furfurolextraktion einer rials hatten folgende Ergebnisse:

Marshall-Stabilität

ASTM D 1559-58 720 kg

Trockenfestigkeit nach Duriez . 1730 kg

Verhältnis von Duriez-Naßfestig- zu

Duriez-Trockenfestigkeit 0,93

Der Duriez-Test wird an einer geraden, runden Walze aus Straßendeckschichtmaterial (d. h. Binder mittel+Gesteinsgemisch) durchgeführt. Die Walze hat folgende Abmessungen: Radius 4 cm, Länge 9 bis 10 cm. Der Test wird durchgeführt, indem die Walze zwischen parallelen ebenen Platten, die sich: mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/Sek. in Achsrichtung der Walze nähern, zerdrückt wird, d. h. die Platten sind im rechten Winkel zur Achse der Walze angeordnet. Die Druckbelastung wird laufend registriert und der Höchstwert als Testergebnis genommen. Unmittelbar vor einem Trockentest wird die Walze für eine Woche bei 18° C an der Luft von 50 % relativer Flüchtigkeit gehalten. Für einen Naßtest läßt man die Walze eine Woche bei 18° C in Wasser liegen. Beim Duriez-Naßtest ist das Ergebnis gewöhnlich etwas niedriger als beim Duriez-Trockentest. Das Ergebnis des Naßtestes geteilt durch das Ergebnis des Trockentestes wird als Verhältnis von Naßfestigkeit zu Trockenfestigkeit notiert. Das eigentliche Zusammenpressen erfolgt stets an der Luft bei 18° C.

Das Bindemittel zeigt also in Gegenwart von Wasser ein ausgezeichnetes Verhalten. Nicht aktivierte übliche Bindemittel haben unter diesen Bedingungen schlechte Haftfestigkeit an Quarzit.

Beispiel 2

Ein durchscheinendes Bindemittel wurde durch Zusammenrühren der folgenden Bestandteile bei 140° C hergestellt:

Öl: Es wurde das Öl des Beispiels 1 verwendet. Harz: Polyterpenharz mit einem Schmelzpunkt von 115° C. Polymeres: Polyisobutylen mit einem mittleren Molekulargewicht von 15 000. 5

Die Bestandteile wurden in folgenden Mengen verwendet: ' ■ Gewichtsprozent,

:■---;. ; ■■■.-.- : ■.—.·.-": ■■-_-.■--■----- bezogen auf

ίο ,...,. Gesamtbindemittel

Öl '. 75

Harz 15

Polymeres . 10

Carburexrot in einer Menge von 5 Teilen pro Million gaben dem Bindemittel eine schöne rote Farbe, ohne seine Durchsichtigkeit zu beeinträchtigen.

Filztafeln wurden mit diesem roten Bindemittel imprägniert, indem die trockenen Tafeln bei einer Tem-_ peratur von 210 bis 250° C durch das geschmolzene Bindemittel geführt wurden. Die Tafeln waren vollkommen durchimprägniert und schwitzten nicht aus. Eine geringe Menge des geschmolzenen Bindemittels wurde mit Hilfe erhitzter Walzen auf je eine Seite von zwei Kraftpapierbogen aufgetragen. Die beschichteten Seiten wurden zusammengelegt und die beiden Bogen zwischen kalten Walzen durchgeführt. Die beiden Bogen klebten fest zusammen. Es ist auch möglich, stark gefärbten Filz und stark gefärbtes Papier mit einem nicht pigmentierten Bindemittel gemäß der Erfindung zu behandeln.

Diese Produkte können mit geeigneter Pigmentierung zur Kennzeichnung von Verkehrsrichtungen oder Fußgängerüberwegen verwendet werden.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Helles Bindemittel für Belagmassen auf Straßen mit schwerem Verkehr auf der Basis von aus Steinkohlenteer oder Erdöl gewonnenen Kohlenwasserstoffmischungen mit Zusatz von synthetischen Polymerprodukten, gekennzeichnet durch